[發明專利]一種AISI4145H鋼的退火熱處理工藝

無效

• 申請號: 201210146716.3
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102643961A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 李佑河;黃貞益;祝瑞榮;章小峰;席波;王一謙;唐鑫
• 申請（專利權）人: 南京鋼鐵股份有限公司;安徽工業大學
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明屬于金屬熱處理領域，涉及一種鋼的退火工藝，具體的說是一種AISI4145H鋼退火熱處理方法。

背景技術

AISI4145H鋼具有優良的強度和耐沖擊性能，較好的耐磨性。廣泛應用于制造油田鉆井工具石油鉆鋌。現有技術中，采用大型退火爐對AISI4145H鋼進行退火熱處理，其熱處理工藝是將棒材由室溫加熱到710℃保溫15h，隨爐冷卻到500℃后空冷，整個熱處理周期為55小時。其機理是再結晶退火，其組織轉變特征是鐵素體，由軋制態的非平衡狀態通過加熱過程的再結晶行核和長大，變為平衡態組織，但珠光體中的滲碳體沒有發生顯著變化，仍為片層狀組織。現有的退火工藝雖能保證產品合格率，熱處理周期較長，影響熱處理爐的生產效率，并造成能源浪費，提高了生產成本。急需一種新的生產工藝，縮短生產周期，降低生產成本。

發明內容

為了克服現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種AISI4145H鋼快速退火的熱處理工藝。該退火工藝是加熱溫度在A_c1點附近，在加熱保溫過程中，不但鐵素體發生再結晶轉變為平衡組織。而且滲碳體處于球化和準球化狀態，從而鋼材的硬度值降低。解決了現有技術所存在的退火在爐時間過長，產能較低等問題，鋼的各種性能指標均達到要求。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種Φ150mm的AISI4145H鋼的退火熱處理工藝，其特征在于該熱處理工藝包括加熱、保溫和冷卻，具體要求為：鋼材從室溫狀態直接進入退火熱處理爐內，隨爐加熱至A_c1點，保溫17-18h；出爐空冷至室溫，得到符合要求的AISI4145H鋼。

本發明中，進入退火熱處理爐內的鋼材加熱速度為70-90℃/h。最優選是加熱速度為80℃/h。加熱溫度在A_c1點附近，可以是740℃。保溫時間最佳為17h。工件出爐空冷至室溫，其由索氏體組織球化為粒狀珠光體組織，硬度值降低為HB215，滿足切削加工需求；此工藝退火時間為26.5h。

隨爐加熱時間按公式h=α?KD確定；

式中，D—工件有效直徑

K—裝爐修正系數，取4

α—加熱系數，取1.5。

本發明解決了現有技術所存在的退火在爐時間過長，產能較低等問題。在保證各項性能滿足要求的前提下，縮短加熱時間、保溫溫度及冷卻速度，棒材在爐時間可以成功縮短，提高熱處理產能，工件硬度值降低為HB215，滿足切削加工需求硬度值低于HB229。

本發明在加熱保溫過程中，不但鐵素體發生再結晶轉變為平衡組織，而且滲碳體處于球化和準球化狀態，從而鋼材的硬度值降低，縮短了退火時間，提高了效率，鋼的各種性能指標均達到要求。

附圖說明

圖1是本發明工藝工件退火后放大1000倍的金相照片。

圖2是本發明所述退火工藝實施方案圖。

具體實施方式

首先用gleeble3500熱模擬試驗機測得該鋼的A_c1溫度為757.2℃，退火溫度選擇在A_c1稍低的740℃，此時滲碳體處于熱力學不溫度狀態。由于原始組織中片狀滲碳體各部位的曲率不同，在保溫過程中，碳原子通過尖端溶解，平面沉淀的方式逐漸斷開球化。這樣退火組織中的滲碳體不再是片層狀，而是由球化和準球化的狀態存在，從而硬度值降低。

按公式h=α?KD確定加熱時間。

式中，D—工件有效直徑

K—裝爐修正系數，（取4）

α—加熱系數，（取1.5）

圖1為AISI4145H鋼在熱處理工藝為740℃，保溫2h后，空冷至室溫的試樣金相組組放大1000倍圖。圖中為球化和準球化組織。

實施例1

將Φ150mm的AISI4145H鋼以80℃/h由室溫加熱到達目標溫度740℃需要9.25h，達到目標溫度保溫17h后空冷至室溫。熱處理過程共需要26.5h，較原始工藝55h縮短了28.5h左右。

本實施例中，鋼材由索氏體組織球化為粒狀珠光體組織，硬度值降低為HB215，滿足切削加工需求，滿足加工硬度要求。

實施例2

將Φ150mm的AISI4145H鋼以80℃/h由室溫加熱到達目標溫度680℃需要8.5h，達到目標溫度保溫17h后空冷至室溫。熱處理過程共需要25.5h，退火工藝時間減少，試樣硬度值為HB259，硬度值不符合要求。

實施例3